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Aladdin-Wang 2020-05-06 20:58:37 +08:00
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# 【RT-Thread作品秀】使用RTThread和TouchGFX实现DIY数字仪表
## 概述
学习一门新技术，最好的办法是带着需求去学习，在项目中不断磨练自己，而不是漫无目的的去学，有了需求驱动，才更容易获得学习成果和完成项目后的成就感。
通过本项目涉及到的技术有：RT-Thread系统、TouchGFX、MQTT、HTTP、JSON、微信小程序、面向对象编程思想等。每个关键词里都有很多值得深究的技术细节。
​ 学习一门新技术，最好的办法是带着需求去学习，在项目中不断磨练自己，而不是漫无目的的去学，有了需求驱动，才更容易获得学习成果和完成项目后的成就感。
​ 通过本项目涉及到的技术有：RT-Thread系统、TouchGFX、MQTT、HTTP、JSON、微信小程序、面向对象编程思想等。每个关键词里都有很多值得深究的技术细节。
本项目所要实现的功能有：
1. 显示屏第一页显示时钟、近三天天气预报和传感器数值
2. 显示屏第二页可以进行传感器阈值设置和开关控制
3. 传感器：温湿度传感器（SHT30），空气质量传感器 （MQ135）
@ -13,36 +16,55 @@
## 硬件框架
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200505120933913.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzMxMDM5MDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70)
**硬件端：**
主控芯片：STM32F746IGT6
操作系统：RT-Thread v4.0.2
GUI：TouchGFX
开发工具：MDK5.29、TouchGFX 4.13.0 Designer、STM32CubeMX5.6.0、微信开发者工具
时间获取：软件模拟RTC+NTP自动网络对时
天气获取：通过http客户端get心知天气网络API获取天气信息
温湿度传感器SHT30：使用I2C总线获取数据
环境传感器MQ-135（氨气、甲苯）：使用ADC读取数据和IO口读取阈值
网络：使用ESP8266当作无线网卡来链接网络
5寸电容屏：使用I2C总线驱动触摸，LCD使用RGB565格式，GUI使用touchgfx
中文TTS文字转语音模块：使用UART发送文字转换语音
**服务器端：**
云端服务器：阿里云物联网平台
通信方式：MQTT
**微信小程序：**
编程语言：CSS、XML、JavaScript
通信方式：MQTT over WebSocket
## 软件框架
设备连接物联网平台，与物联网平台进行数据通信。物联网平台可将设备数据流转到其他阿里云产品中进行存储和处理。以下是物联网系统的拓扑架构：
​ 设备连接物联网平台，与物联网平台进行数据通信。物联网平台可将设备数据流转到其他阿里云产品中进行存储和处理。以下是物联网系统的拓扑架构：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200505132626399.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzMxMDM5MDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70)
本项目的物联网后台部分采用的是阿里云物联网平台，借助阿里云丰富的服务，可为后期扩展更多实用的功能，STM32硬件平台作为设备终端，人机设备采用微信小程序，通信协议为MQTT。
​ 本项目的物联网后台部分采用的是阿里云物联网平台，借助阿里云丰富的服务，可为后期扩展更多实用的功能，STM32硬件平台作为设备终端，人机设备采用微信小程序，通信协议为MQTT。
## RT-Thread使用情况概述
**RT-Thread系统介绍：**
RT-Thread的内核对象模型是一种非常有趣的面向对象实现方式。系统级的基础设施都是一种内核对象，例如线程，信号量，互斥量，事件，邮箱，消息队列和定时器，内存池，设备驱动等。对于每一种具体内核对象和对象控制块，除了基本结构外，还有自己的扩展属性（私有属性）。因此从面向对象的观点，可以认为每一种具体对象是抽象对象的派生，继承了基本对象的属性并在此基础上扩展了与自己相关的属性。下图则显示了 RT-Thread 中各类内核对象的派生和继承关系：
​ RT-Thread的内核对象模型是一种非常有趣的面向对象实现方式。系统级的基础设施都是一种内核对象，例如线程，信号量，互斥量，事件，邮箱，消息队列和定时器，内存池，设备驱动等。对于每一种具体内核对象和对象控制块，除了基本结构外，还有自己的扩展属性（私有属性）。因此从面向对象的观点，可以认为每一种具体对象是抽象对象的派生，继承了基本对象的属性并在此基础上扩展了与自己相关的属性。下图则显示了 RT-Thread 中各类内核对象的派生和继承关系：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200505144709939.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzMxMDM5MDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70)
在对象管理模块中，定义了通用的数据结构，用来保存各种对象的共同属性，各种具体对象只需要在此基础上加上自己的某些特别的属性，就可以清楚的表示自己的特征。这种设计方法有两大优点：
​ 在对象管理模块中，定义了通用的数据结构，用来保存各种对象的共同属性，各种具体对象只需要在此基础上加上自己的某些特别的属性，就可以清楚的表示自己的特征。这种设计方法有两大优点：
- 提高了系统的可重用性和扩展性，增加新的对象类别很容易，只需要继承通用对象的属性再加少量扩展即可；
- 提供统一的对象操作方式，简化了各种具体对象的操作，提高了系统的可靠性。
@ -80,12 +102,16 @@ RT-Thread的内核对象模型是一种非常有趣的面向对象实现方式
用于获取空气质量的部分：ADC设备；PIN设备；
用于触摸的部分：I2C设备；gt9147-latest；
用于链接阿里云物联网平台的部分：ali-iotkit-latest；mbedtls-latest;cJSON-latest;
## 软件模块说明
**TouchGFX介绍：**
TouchGFX 4.13版具备了将动画推到60FPS的功能，还增加了可缓存容器、不完全帧缓冲区以及新的L8压缩格式等性能，这表明了 ToughGFX 不断追求优化性能和持续迭代的匠心。4.13版本还解决了另一个问题：嵌入式系统开发人员的用户界面可访问性。通过将TouchGFX Generator集成到 STM32CubeMX 中，经验较少的工程师在使用 TouchGFX 4.13 时，可以通过 STM32CubeMX 这个广为流行的 ST 实用软件程序快速启动项目。这样做的目的在于降低开发者入门门槛，让专业人士和爱好者都能受益于这个交互式的高效解决方案。
​ TouchGFX 4.13版具备了将动画推到60FPS的功能，还增加了可缓存容器、不完全帧缓冲区以及新的L8压缩格式等性能，这表明了 ToughGFX 不断追求优化性能和持续迭代的匠心。4.13版本还解决了另一个问题：嵌入式系统开发人员的用户界面可访问性。通过将TouchGFX Generator集成到 STM32CubeMX 中，经验较少的工程师在使用 TouchGFX 4.13 时，可以通过 STM32CubeMX 这个广为流行的 ST 实用软件程序快速启动项目。这样做的目的在于降低开发者入门门槛，让专业人士和爱好者都能受益于这个交互式的高效解决方案。
**微信小程序链接阿里云物联网平台说明：**
阿里云IOT物联网平台支持基于WebSocket的MQTT协议。可以首先使用WebSocket建立连接，然后在WebSocket通道上，使用 MQTT 协议进行通信，即MQTT over WebSocket！
​ 阿里云IOT物联网平台支持基于WebSocket的MQTT协议。可以首先使用WebSocket建立连接，然后在WebSocket通道上，使用 MQTT 协议进行通信，即MQTT over WebSocket！
## 演示效果
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200505163419387.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzMxMDM5MDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70)